脈沖爆震發(fā)動機DDT控制研究.pdf

1、脈沖爆震發(fā)動機是利用脈沖爆震波產生的周期性沖量的非定常推進系統。其利用脈沖爆震波產生的高溫、高壓燃氣作為推動力，具有循環(huán)熱效率高、比沖高、適用范圍廣、結構簡單、可維護性好、成本低等優(yōu)點。隨著高超聲速飛行器的發(fā)展，脈沖爆震發(fā)動機漸已成為許多國家競相發(fā)展的熱點。
　　 針對脈沖爆震發(fā)動機的特點，本文首先進行了脈沖爆震發(fā)動機的技術分類，研究了其與超燃沖壓發(fā)動機的特點對比，分析了脈沖爆震發(fā)動機的工作原理。
　　 然后，結合爆震波

2、的物理結構，重點研究了脈沖爆震發(fā)動機的爆燃向爆震轉換過程。分析了DDT過程的三類模型，包括Humphery循環(huán)假設、C-J理論和ZND模型。
　　 在此基礎上，分析了典型因素對DDT過程的影響。影響DDT過程的因素很多，燃料類型(如燃料反應性)、當量比、爆震管直徑/長度、爆震初始條件(壓力和溫度)、初始能量、擾流因素、加入少量高爆氣體以及點火位置等均可影響DDT過程的時間和距離。
　　 對于一般氫氣-氧氣燃料，DDT長度

3、的量級為30cm～100cm，對于可爆性較差的碳氫燃料和空氣混合物，DDT長度可達2m以上。由于DDT長度相對脈沖爆震發(fā)動機的爆震管顯得較長，因此縮短DDT距離對于脈沖爆震發(fā)動機十分必要。在明確了DDT過程影響因素的基礎上，可以將增強DDT過程的方法納為物理方法和化學方法兩大類。
　　 最后，介紹了本文研究所進行的DDT控制試驗。該試驗目的是檢測提高初始管壓對PDE工作過程產生的影響。測量參數有點火時間、DDT距離、DDT時間和

4、Chapman-Jouguet(C-J)速度。本實驗對三種燃料，即航空汽油，乙烯和氫氣等與空氣的混合物在不同初始壓力和當量比下進行了測量。試驗結果表明：提高初始管壓可以有效減小PDE工作過程的DDT時間。基于本文工作，下一步可進行以下工作：進行更多方法的DDT過程控制試驗。還可以進行控制初始溫度、增加擾流裝置等方法控制DDT，并綜合分析最優(yōu)控制方法；采用數值仿真與試驗結果進行對比，數值仿真中將仿真條件設置為與試驗條件一致，對比分析試驗數